基于空间数据分类挖掘的应急资源准备研究

The purpose of this proposal is to calculate the proper storage strategy and service abilities of emergency resource for a given administrative region. But current research only conduct such studies by employing linear and non-linear models without considering the potential risk level of different geographical objects. In this proposal，collaborative emergency system of Fengxian district in Shanghai is used as our experimental platform, and fire emergencies are applied as research background. First, spatial data classification method is developed to fulfill the risk level segmetation. Spatial relations of fire emergencies are captured and integrated into Geographical Information System(GIS).After filtrating out irrelevant relations that reduces the efficiency of the algorithm, many spatial rules are discovered by the data reduction function of spatial data classification algorithm. Such rules can act as spatial clues for risk level segmentation for geographical objects. Second, emergency resource preparation is calculated based on the results of the classification method. According to the potential risk level we got, the probility-distribution functions of emergency material requirements and service abilities are redesigned, invetory model is incoporated to calculate optimal emergency material quantity and best order point. Following this train of thought, queueing theory is combined to compute sevice ability requirment for emergency rescue.

本课题的目标是量算区域应急资源的储备数量和服务能力需求。实现该目标的前提是要科学划分区域内空间对象的潜在灾害等级。以往研究缺少不同地点潜在灾害等级的评估，仅通过运筹学模型研究救援资源配置问题。本课题以上海市奉贤区应急联动中心的地理信息系统为实验平台，以该区历史火灾事件为分析背景。（1）提出空间数据分类驱动的灾害等级划分方法：该方法首先捕捉突发事件发生点周边的空间关系信息，将其与突发事件的其它属性信息集成，然后过滤其中无意义的信息。通过数据约简发掘影响灾害等级的关键空间关系信息，将其作为空间线索来科学地确定不同地理位置的潜在灾情等级。（2）提出空间数据分类驱动的应急资源准备方案：根据空间数据分类分析得出的潜在灾害等级，重新设计应急资源需求和应急服务需求的概率分布函数，然后结合存储论模型计算区域的应急资源最佳订货量和最佳订货点；进而，结合排队论模型量算服务能力需求，实现应急资源准备的科学规划。

课题从城市应急管理面临的紧迫需求入手，在空间维度层面将城市空间中的居民社区、生命线系统、机场地铁车站等作为潜在承灾对象来分类分析。在时间维度层面以灾害事件的产生、发展、蔓延、救援和结束为生命周期，通过在不同地点模拟爆炸袭击的地理空间影响和时间蔓延演进，通过基础统计学、空间统计学、时间序列分析、时空关联统计等方法挖掘爆炸袭击的时空规律。课题基于地铁人流数据、火灾战报数据、生命线网络数据、城市网格数据和应急预案文本等大数据资源，展开灾害时空数据的开放、共享、整合和分析。然后，根据这些时空规律进行应急网格的预警等级划分，实现有侧重性的监管；最后，采用随机存储论和随机排队论等模型计算应急灾备资源需求，应急资源的布局选址、实现资源的科学计量与准备。课题产生了四个核心研究成果：.(1) 厘清灾害的脆弱性、抗逆力和风险系统之间的理论关系。采用质性实证分析和系统动力学实证分析，识别脆弱性、抗逆力和风险系统之间的概念内涵及区分。为应急管理学科的基础性理论发展提供参考。.(2) 通过文本数据分类及结构方程模型等方法，以应急预案联动网络、食品安全供应链为背景，验证了政府部门数据开放、信息共享和协同网络对于应急准备及协同调度效率的影响机理。.(3) 灾害事件具有产生、发展、蔓延、救援和结束的时间进程，承灾体与次生灾害之间具有空间相关性。课题针对人流密集区域和城市生命线网络的应急事件为背景，通过时空数据挖掘识别灾害及次生灾害之间的时空扩散规律。.(4) 在识别承灾体脆弱性和时空扩散规律的基础上，提出改进的统计学模型来精准计算各类灾备物资资源，已经应急资源的布局选址。进而，分析冗余灾备资源对于提升应急抗逆力的影响机理。